JP4827682B2

JP4827682B2 - 超音波ドプラ診断装置のための感度試験装置

Info

Publication number: JP4827682B2
Application number: JP2006280584A
Authority: JP
Inventors: 泰博高橋
Original assignee: トーイツ株式会社
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: JP2008093288A

Description

本発明は超音波胎児心拍数検出装置等の超音波ドプラ診断装置のための感度試験装置に関する。

超音波ドプラ診断装置は、感度検査が不可欠であるが、胎児の心拍数を観測する超音波胎児心拍数検出装置に関して、非特許文献１の感度検査装置、検査方法が規定されている。同検査装置および検査方法は古くより本願出願人が実施していたものであり、日本規格協会において、ほぼそのまま採用された。

図８に示すように、非特許文献１の感度検査装置は、上端が開口した水槽７００に、超音波媒体として脱気水７０２を充填し、水槽７００底部に探触子７０４を装着し、水槽７００上端から脱気水７０２内に標準反射体（硬球）７０６を挿入したものである。

硬球７０６は駆動部７０８によって駆動されて上下に振動し、探触子７０４から発信された超音波を反射する。これによってドプラ信号が生成され、探触子７０４によって検出される。

探触子７０４には被検査装置７１０が接続され、被検査装置７１０には実効値測定装置７１２、波形発生器７１４が接続されている。駆動部７０８には波形発生器７１４およびオシロスコープ７１６が接続されている。

脱気水７０２の表面は音響減衰部７１８によって覆われ、水槽７００の内側面には必要に応じて音響減衰部７２０が貼付される。また探触子７０４は音響減衰部７２２を介して水槽７００の底面に装着されている。

ＪＩＳＴ１５０６「超音波手持探触子形ドップラ胎児心拍数検出装置性能要求事項，試験方法及び表示

図８の感度試験装置は、硬球７０６の振動方向が超音波入射方向に対して傾斜すると測定感度が低下するが、硬球７０６は一般にカンチレバーで支持されるため、円弧運動をすることになり、測定状態が安定せず、また充分な測定感度が得られない。
さらに、図８の構成では、探触子７０４と標準反射体（硬球）７０６との配置（位置関係）の自由度がない。

本発明はこのような従来の問題点を解消すべく創案されたもので、超音波ドプラ診断装置の感度試験における測定感度を高めることを目的とする。

本発明に係る超音波ドプラ診断装置のため感度試験装置は、超音波媒体が充填された容器と、前記容器内で、前記超音波媒体に接触する振動板と、前記振動板を駆動する駆動部と、前記容器内で、前記超音波媒体に超音波を入力し得る探触子と、前記探触子から発信された超音波の一部を前記振動板に導き、かつ前記振動板で反射された超音波の一部を前記探触子に導く超音波導体とを備え、前記探触子に超音波ドプラ診断装置が接続されている。
振動板は、微少振動によって、超音波に変調を与えることができるため、試験系が安定化する。また、超音波導体によって、振動板、探触子に到達する波動の強度を調節し得る。これによって、測定感度を高めることができる。

本発明に係る超音波ドプラ診断装置のため感度試験装置において、前記探触子と前記振動板は、例えば、相対向するように配置され、前記超音波導体は、例えば、前記探触子と前記振動板の間に配置される。この場合、前記超音波導体は、例えば、前記探触子から前記振動板に向かう方向に対して４５度傾斜して配置される。

本発明に係る超音波ドプラ診断装置のため感度試験装置において、前記超音波導体は、超音波半反射体あるいは超音波半透過体とすることができる。

本発明に係る超音波ドプラ診断装置のため感度試験装置において、前記振動板は、平面振動板あるいは凹面振動板とすることができる。

本発明によれば、超音波ドプラ診断装置の感度試験における測定感度が向上する。

次に本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の好適な実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の実施例１を示すブロック図、図２は、図１の感度試験装置における主要部を示す縦断面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視線に沿う縦断面図、図４は、超音波半反射体による超音波透過特性を示す概念図である。

図１〜図３において、超音波ドプラ診断装置の感度試験装置は、上端が開口した水槽等の容器１０００に、超音波媒体として脱気水１００２を充填し、容器１０００上端部に探触子１００４を配置し、容器１０００底部には標準反射体としての平面の振動板１０５０を配置してなる。
容器１０００は、例えば円筒状であり、振動板１０５０は、容器１０００の形状に対応した円板状である。

振動板１０５０は探触子１００４に対向するように配置され、かつ脱気水１００２に接触している。振動板１０５０は駆動部１００８に連結されており、駆動部１００８によって駆動されて、所定の振動数、振動パターンで振動する。振動板１０５０は、微少振動しつつ、探触子１００４から発信された超音波を反射し、これによってドプラ信号を生成する。ドップラ信号は探触子１００４によって検出される。

このように、板状の標準反射体を採用すれば、微少振動（小振幅）によって超音波を変調し得るパワーが得られる。また小振幅による変調を実行することによって、振動板１０５０の振動パターンを安定化でき、ひいては試験系を安定化し得る。

容器１０００内には、探触子１００４と振動板１０５０との間に、探触子１００４から発信された超音波の一部を振動板１０５０方向に透過する超音波導体として、超音波半反射体１０６０が配置されている。また、超音波半反射体１０６０は、振動板１０５０で反射された超音波（ドプラ信号）の一部を探触子１００４に導く。
超音波反射体１０６０は板状であり、容器１０００の形状に対応して円板状に形成されており、探触子１００４に対向する面は、探触子１００４に対して傾斜している。

このように、超音波半反射体１０６０によって超音波の一部のみを振動板１０５０、探触子１００４に導くので、超音波の強度を調節し得る。すなわち、試験系の安定化と超音波強度の適正化により、測定感度を向上し得る。

なお探触子１００４から発信される超音波は、例えば２〜５ＭＨｚであり、振動板１０５０の振動数は、例えば５００Ｈｚである。

容器１０００の内側面には音響減衰部１０２０が貼設され、脱気水１００２の表面は音響減衰部１０１８によって覆われている。これによって、超音波半反射体１０６０によって反射された超音波が吸収され、検出すべきドプラ信号に対するノイズを最小限に抑えうる。

図１に示すように、探触子１００４には被検査装置１０１０が接続され、被検査装置１０１０には実効値測定装置１０１２、波形発生器１０１４が接続されている。駆動部１００８には波形発生器１０１４およびオシロスコープ１０１６が接続されている。

図２に示すように、超音波半反射体１０６０の探触子１００４に対向する面は、探触子１００４に対して傾斜し、これによって、探触子１００４から振動板１０５０に向かう方向（音線ＣＬで示す。）に対して、超音波半反射体１０６０は、角度θだけ傾斜している。角度θは、超音波半反射体１０６０の超音波に対する減衰率（透過率の逆数）を決定する。

図３に示すように、超音波半反射体１０６０は容器１０００側面から支持軸１０７０、１０７２によって支持される。

図４において、探触子１００４から発信された超音波ＵＳ１は、超音波半反射体１０６０に対して入射角θで入射し、超音波ＵＳ１の一部ＵＳ２は屈折角γで超音波半反射体１０６０を透過し、その他の超音波ＵＳ３は側方に反射する。

このときの超音波半反射体１０６０における、超音波ＵＳ１の透過率Ｔｐは、
Ｔｐ＝２Ｚ１ｃｏｓθ／（Ｚ２ｃｏｓθ＋Ｚ１ｃｏｓγ）式（１）
となる。

ここに、Ｚ１、Ｚ２は、それぞれ超音波媒質１００２、超音波半反射体１０６０の音響インピーダンスであり、音響インピーダンスは、密度に音速を乗じたものである。すなわち、超音波媒質１００２の密度ρ１、音速Ｃ１、超音波半反射体１０６０の密度ρ２、音速Ｃ２とすると、
Ｚ1＝ρ1ｃ1 式（２）
Ｚ2＝ρ2ｃ2 式（３）
となる。
そして、屈折角γ≠０の屈折が生じるときには、当然、Ｚ１≠Ｚ２である。

そして入射角θの臨界角をθｃとすると、
θｃ＝ａｒｃｓｉｎ（ｃ１／ｃ２）式（４）
である。

超音波半反射体１０６０の設定角度θ、材質は式（１）で与えられる透過率に基づき選択すべきであり、例えばアクリル樹脂によって形成される。

なお、超音波導体として、超音波半反射体に替えて超音波半透過体も使用でき、超音波の一部を振動板１０５０、探触子１００４に導く、振動板１０５０、探触子１００４に入射する超音波強度を適正化し得る任意の超音波導体を採用し得る。

図５は、本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の実施例２における主要部を示す縦断面図である。
実施例１では超音波半反射体１０６０を透過した超音波ＵＳ２を振動板１０５０に入射したが、実施例２では超音波半反射体１０６０で反射された超音波ＵＳ３を振動板１０５０に入射する。

図５において、振動板１０５０およびその駆動部１００８は容器１０００の側面に設けられ、超音波半反射体１０６０で反射された超音波ＵＳ３が振動板１０５０に入射する。

実施例２は実施例１と同様の効果を奏する。

このように、超音波導体１０６０は、探触子１００４と振動板１０５０との間の超音波伝播路を形成するように配置されれば、超音波強度適正化、測定精度向上の効果を奏し、必ずしも、対向位置の探触子１００４と振動板１０５０との間に配置する必要はない。
すなわち、超音波半反射体１０６０を設けたことにより、探触子１００４と、振動板１０５０との位置関係の自由度が高まる。

図６は、本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の実施例３における主要部を示す縦断面図である。
実施例１では探触子１００４、振動板１０５０が上下に配置されていたが、実施例３では両者を容器１０００の側面に取り付け、水平方向に対向配置する。

すなわち、探触子１００４、振動板１０５０の配置は上下方向に限定されない。

なお実施例３では、超音波媒質１００２表面に超音波減衰部１０１８を設け、容器内面の超音波減衰部１０２０を容器１０００底面にも設けて、超音波半反射体１０６０によって反射された超音波を充分に吸収している。これによってノイズ除去を図っている。

図７は、本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の実施例４における主要部を示す縦断面図である。
実施例１〜３では振動板１０５０は平面振動板とされたが、図７に示すように、凹面振動板１０５０としてもよい。

すなわち振動板１０５０は平面に限定されない。

本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の実施例１を示すブロック図である。（実施例１）図１の感度試験装置における主要部を示す縦断面図である。（実施例１）図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視線に沿う縦断面図である。（実施例１）超音波半反射体による超音波透過特性を示す概念図である。（実施例１）本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の実施例２における主要部を示す縦断面図である。（実施例２）本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の実施例３における主要部を示す縦断面図である。（実施例３）本発明に係る超音波ドプラ診断装置の感度試験装置の実施例３における主要部を示す縦断面図である。（実施例４）従来の感度試験装置を示すブロック図である。（従来例）

符号の説明

１０００容器
１００２脱気水
１００４探触子
１００８駆動部
１０１０被検査装置
１０１２実効値測定装置
１０１４波形発生器
１０１６オシロスコープ
１０１８超音波減衰部
１０２０超音波減衰部
１０５０振動板
１０６０超音波半反射体
１０７０、１０７２支持軸

Claims

所定の音響インピーダンスの超音波媒体が充填された容器と、
前記容器内で、前記超音波媒体に接触する振動板と、
前記振動板を駆動する駆動部と、
前記容器内で、前記超音波媒体に超音波を入力し得る探触子と、
前記超音波媒体の前記音響インピーダンスと異なる音響インピーダンスの、板状の超音波導体であって、前記探触子に対向する面が前記探触子に対して傾斜しており、これによって、前記探触子から発信された超音波の一部を前記振動板に導き、かつ前記振動板で反射された超音波の一部を前記探触子に導くように、前記超音波媒体内に配置された超音波導体と、
を備え、前記探触子に超音波ドプラ診断装置が接続された、超音波ドプラ診断装置のため感度試験装置。
前記探触子と前記振動板は相対向するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の感度試験装置。
前記超音波導体は、前記探触子と前記振動板の間に配置されていることを特徴とする請求項２記載の感度試験装置。
前記超音波導体は、前記探触子から前記振動板に向かう方向に対して４５度傾斜していることを特徴とする請求項３記載の感度試験装置。
前記超音波導体は、超音波半反射体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の感度試験装置。
前記超音波導体は、超音波半透過体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の感度試験装置。
前記振動板は、平面振動板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の感度試験装置。
前記振動板は、凹面振動板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の感度試験装置。